Os mitos e a realidade sobre os computadores quânticos:curso apostas desportivas

Nadacurso apostas desportivasmagia nem superpoderes fantásticos

Nos artigoscurso apostas desportivasdivulgação científica sobre computação quântica, é comum encontrar uma sériecurso apostas desportivasanalogias e imagens recorrentes, que não correspondem à realidade e contribuem para a criaçãocurso apostas desportivasmitos sobre as reais capacidades dos computadores quânticos.

Um dos mais repetidos é que "o computador quântico encontra a solução para um problema testando simultaneamente todas as opções possíveis". Essa explicação não é apenas uma simplificação excessiva do funcionamento dos computadores quânticos, mas parece dotá-loscurso apostas desportivasfantásticos superpoderes que permitem completar qualquer cálculo apenas pressionando uma tecla e esperando alguns segundos.

Mas, então, não é verdade que o computador quântico utiliza paralelismo massivo para explorar ao mesmo tempo todas as soluçõescurso apostas desportivasum problema? Bem, comocurso apostas desportivasmuitas coisas relacionadas ao mundo quântico, a resposta é, ao mesmo tempo, sim e não.

É verdade que uma das principais propriedades que servemcurso apostas desportivasbase para os algoritmos quânticos é a sobreposição - essa misteriosa tendênciacurso apostas desportivascertos sistemas físicoscurso apostas desportivasencontrar-securso apostas desportivasuma combinaçãocurso apostas desportivasdiversos estados distintos. Mas isso é apenas uma parte muito pequena da história completa.

Coreografia matemática

Poderíamos definir a computação quântica como a disciplina que estuda o uso das propriedades das partículas subatômicas para realizar cálculos. Entre essas propriedades, sim, encontra-se a sobreposição, mas também o entrelaçamento e a interferência.

De certa forma, poderíamos dizer que um algoritmo quântico cria,curso apostas desportivasprimeiro lugar, uma sobreposiçãocurso apostas desportivasmuitas possibilidades a serem exploradas, entrelaçacurso apostas desportivasseguida essas possibilidades com seus resultados e, por fim, faz com que as soluções ruins interfiram entre si,curso apostas desportivasforma que restem apenas aquelas que nos interessam.

Essa fasecurso apostas desportivaseliminar opções desfavoráveis é a parte mais difícil e delicadacurso apostas desportivastodo o processo. Trata-securso apostas desportivasuma espéciecurso apostas desportivascoreografia matemática complexa (nas palavras do cientista da computação Scott Aaronson e do quadrinista Zach Weinersmith), que só conseguimos realizarcurso apostas desportivasalguns problemas concretos.

Além disso, demonstrou-se há algum tempo que,curso apostas desportivasdeterminadas tarefas, não é possível utilizar a computação quântica para acelerar os cálculos com relação aos computadores tradicionais.

O computador quântico, portanto, não é um dispositivo mágico capazcurso apostas desportivassolucionar instantaneamente qualquer problema, como às vezes a imprensa sensacionalista quer nos convencer. Mas também não é simplesmente um computador mais veloz.

Não é só mais rápido

Outra das falácias que encontramos habitualmente nos artigos populares sobre computadores quânticos é a reduçãocurso apostas desportivastodas as suas capacidades ao mero aumento da velocidade.

Perdi a contacurso apostas desportivasquantas vezes encontrei explicações como "cientistas desenvolvem um computador quântico um milhãocurso apostas desportivasvezes mais rápido que os computadores tradicionais". Por mais chamativas que possam ser essas afirmações, elas estão totalmente erradas.

É costume que,curso apostas desportivasintervaloscurso apostas desportivaspoucos meses, os grandes fabricantescurso apostas desportivasmicrochips anunciem novos desenvolvimentos que oferecem 20, 30 ou 50% mais velocidade que seus predecessores. Mas o computador quântico não baseia seu funcionamentocurso apostas desportivasum simples avanço da tecnologia que permite fazer as mesmas operaçõescurso apostas desportivasforma mais rápida.

De um lado, é possível que, para algumas tarefas, o computador quântico não supere a velocidadecurso apostas desportivasum computador convencional. Mas, nos casoscurso apostas desportivasque o computador quântico oferece vantagem sobre os aparelhos tradicionais, as diferenças não podem ser medidas somente com um número.

O computador quântico executa algoritmos radicalmente diferentes dos utilizados por um computador clássico. Isso faz com que a vantagem do aparelho quântico aumente quanto maior for o tamanho do problema que quisermos resolver.

Para problemascurso apostas desportivasbuscacurso apostas desportivaslistas, por exemplo, o computador quântico será cinco vezes mais rápido que o tradicional com 100 dados, 50 vezes mais rápido com 10 mil elementos e 500 vezes mais rápido com um milhãocurso apostas desportivasregistros.

Aplicações

É justamente esse aumento da vantagem dos computadores quânticos, proporcionalmente à quantidadecurso apostas desportivasdados a serem processados, que os torna especialmente atraentes no momentocurso apostas desportivasabordar problemas que não podem ser tratados com computadores tradicionais.

É o casocurso apostas desportivastarefas como encontrar os fatorescurso apostas desportivasnúmeros inteiros muito grandes. É nessa dificuldade que se baseia a segurançacurso apostas desportivasmuitos dos protocoloscurso apostas desportivascodificação utilizadoscurso apostas desportivasnossas comunicações digitais.

O tempo necessário para resolver esse problema utilizando os melhores algoritmos clássicos disponíveis cresce quase exponencialmente à medida que os números aumentam. Por isso, aumentar o tamanhocurso apostas desportivasuma chavecurso apostas desportivasalgumas dezenascurso apostas desportivasbits faz com que ela se torne milhõescurso apostas desportivasvezes mais segura.

Mas o matemático Peter Shor demonstrou há maiscurso apostas desportivas20 anos que decifrar esse tipocurso apostas desportivascodificação seria viável na prática, se fossem utilizados algoritmos quânticos.

E a criptografia não é o único campocurso apostas desportivasque os computadores quânticos podem oferecer grandes vantagens com relação à computação tradicional. A simulaçãocurso apostas desportivasnovos materiais e o estudocurso apostas desportivascompostos químicos são dois exemploscurso apostas desportivasaplicações promissoras da computação quântica.

Trata-se, novamente,curso apostas desportivastarefas extremamente difíceis para os computadores clássicos, pois o númerocurso apostas desportivasparâmetros que descrevem o comportamento dos sistemas físico-químicos cresce exponencialmente com a quantidadecurso apostas desportivaspartículas que os compõem. Mas as propriedades quânticas desse tipocurso apostas desportivassistemas fazem com quecurso apostas desportivassimulação com computadores quânticos seja algo natural, como destacou o físico Richard Feynman, mesmo antes que a computação quântica existisse como disciplina científica.

São, portanto, muitos os pesquisadores que, nos últimos anos, desenvolveram algoritmos especificamente projetados para estudar propriedadescurso apostas desportivasmoléculas químicas por meiocurso apostas desportivascomputadores quânticos. Um dos mais famosos é o chamado Variational Quantum Eigensolver (VQE), que apresenta a peculiaridadecurso apostas desportivaspoder ser usado até mesmo com os computadores quânticos pequenos e sensíveis a ruídoscurso apostas desportivasque dispomos atualmente.

Com esse método, foi possível simular,curso apostas desportivashardware quântico real, algumas moléculascurso apostas desportivastamanho reduzido, atingindo precisão equivalente à dos cálculos clássicos.

Embora ainda estejamos longecurso apostas desportivassuperar os computadores tradicionais nesta tarefa, o ritmocurso apostas desportivascrescimento das capacidades dos computadores quânticos e as melhorias dos algoritmos utilizados nos fazem supor que esta possa ser uma das primeiras aplicações práticas da tecnologia.

Computação quântica e inteligência artificial

Outros camposcurso apostas desportivasque a pesquisa das aplicações da composição quântica é especialmente intensa na atualidade são a inteligência artificial e a otimização.

Concretamente, existem diversos algoritmos quânticos que foram propostos para acelerar as tarefas relativas ao treinamentocurso apostas desportivasmodeloscurso apostas desportivasaprendizadocurso apostas desportivasmáquina a partircurso apostas desportivasgrandes coleçõescurso apostas desportivasdados.

Em alguns casos, com métodos similares aos empregados por Peter Shor no desenvolvimento do seu algoritmocurso apostas desportivasfatoração, são obtidos benefícios exponenciais com relação ao método clássico correspondente.

Mas, como precisamos transferir os dados para o processador quântico um a um a partir dos arquivos onde estão armazenados, o gargalo não estaria no processamento das informações, mas nacurso apostas desportivasleitura.

Possíveis soluções seriam o usocurso apostas desportivasdados capturados diretamente com sensores quânticos, o que eliminaria a necessidadecurso apostas desportivascarregá-loscurso apostas desportivasum dispositivo externo, e o desenvolvimentocurso apostas desportivasmemórias quânticas que permitam ler os dadoscurso apostas desportivassobreposição.

Além do estudocurso apostas desportivastécnicas para acelerar os processoscurso apostas desportivasaprendizado automático clássico, também são pesquisados modelos puramente quânticos, como, por exemplo, as chamadas redes neuronais quânticas. Como essas propostas são relativamente recentes, suas capacidades ainda não são conhecidas, mas existem evidências que demonstram que o seu rendimento é superior ao dos métodos clássicos com certos conjuntoscurso apostas desportivasdados criados artificialmente.

Como bem destacou John Preskill, um dos maiores especialistascurso apostas desportivascomputação quântica do mundo, da mesma forma que as aplicações das redes neuronais clássicas se desenvolveram sem a necessidadecurso apostas desportivaster sempre uma teoria sólida e abrangente que as sustente, o aumento da disponibilidadecurso apostas desportivascomputadores quânticos para executar e ajustar as redes neuronais quânticas muito possivelmente levará a encontrar oportunidadescurso apostas desportivasuso que hoje não podemos prever.

Os computadores quânticos não são a solução para todos os problemascurso apostas desportivascomputação e tratamentocurso apostas desportivasdados que venham a aparecer. Não são aparelhos mágicos para realizar qualquer cálculo instantaneamente. Mas também não são apenas versões mais rápidas dos computadorescurso apostas desportivasque dispomos hoje.

Nas tarefascurso apostas desportivasque é possível obter vantagem utilizando a computação quântica, o ganhocurso apostas desportivastempocurso apostas desportivasexecução aumenta com o tamanho do problema.

Se considerarmos que as aplicações dos computadores quânticos incluem campos importantes como a cibersegurança, a simulaçãocurso apostas desportivasprocessos físico-químicos e a inteligência artificial, o fatocurso apostas desportivasque a computação quântica não seja uma ferramenta que sirva para tudo não reduz seu valor, mas simplesmente define suas nuances.

Disporcurso apostas desportivascomputadores quânticos não significará o fimcurso apostas desportivasnossas limitaçõescurso apostas desportivascomputação, mas podemos ter a segurançacurso apostas desportivasque trará uma profunda mudança na nossa formacurso apostas desportivascalcular e processar dados - e, portanto, uma transformação radical da nossa sociedade.

* Elias F. Combarro é professor titular do departamentocurso apostas desportivasinformática da Universidadecurso apostas desportivasOviedo, na Espanha. Este artigo foi publicado originalmente no sitecurso apostas desportivasnotícias acadêmicas The Conversation e republicado sob licença Creative Commons. Leia aqui a versão original (em espanhol).

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